氧气等离子体处理对超高分子量聚乙烯纤维力学性能的影响-论文.pdf

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1、2013年第2期产业用纺织品研究报告高予体处理起高分-3-量震乙娣纤维住能的影响米洪剑寒潘志娟(1．苏州经贸职业技术学院轻纺系，苏州，215009；2．苏州大学纺织与服装工程学院，苏州，215123；3．现代丝绸国家工程实验室[苏州]，苏州，215123)摘要：探讨氧气等离子处理对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维力学性能的影响。通过SEM分析处理前后纤维表面形貌的变化，并分别改变等离子处理时间、反应功率及氧气压强，研究各因素对纤维力学性能的影响程度。试验结果表明：经氧气等离子处理后，UHMWPE纤维表面因等离子刻蚀作用而变得粗糙，纤维表面能提高

2、，纤维断裂强度较未处理时有一定的降低，而断裂伸长率有所增加。关键词：超高分子量聚乙烯纤维，氧气等离子，表面形貌，力学性能中图分类号：TS102．5文献标志码：A文章编号：1004—7093(2013)02—0029—04超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是20世行表面处理后，发现在纤维表面生成了羟基、羰基、纪70年代末期由荷兰帝斯曼公司研制成功，并于羧基等极性的对纤维具有浸润性的基团，并对树脂1990年开始工业化生产，是继碳纤维、芳纶之后出基体的黏结性提高60％以上。宋俊等人采用铬现的一种新型高性能纤维。UHMWPE纤维具有高酸溶液对UHMWPE

3、纤维进行表面处理后，其层间强、高模、低密度、耐腐蚀、良好的韧性和疲劳性能、剪切强度增大。戚东涛等人对UHMWPE纤维耐高速冲击等优异性能，具有巨大的应用潜力，目表面进行电晕处理，处理后纤维与基体的界面黏结前已在国防军需装备、航空航天、绳缆、生物医用材强度提高了535％，短梁剪切强度提高40％以上。料、体育器材、工业、建筑等领域得到广泛应用。骆玉祥等人研究发现，经紫外接枝处理后，但是，UHMWPE的分子链中不含极性基团，其UHMWPE纤维布复合材料的层间剪切强度可提高表面呈惰性；另外纤维加工后，表面残留的溶剂、酸90％以上。等离子体处理UHMWPE纤

4、维亦有较和低分子聚合物形成较弱的界面层(约10nm多研究，如姜生将UHMWPE纤维用氩等离子处级)；再加上纤维致密光滑，无粗糙的表面以供形理后与低密度聚乙烯(LDPE)基体复合，其复合材成机械啮合点，使得纤维表面能很低。因此料的纵横向拉伸断裂比功分别较处理前提高70％UHMWPE纤维与树脂基体的黏结性很差，影响其和40％；王书忠等人_6研究发现，等离子体处理使复合材料的使用性能。为改善UHMWPE纤维的UHMWPE纤维／环氧树脂复合材料的层间剪切强黏结性能，往往在使用前需进行表面处理。目前常度提高3倍以上；肖干分别用空气等离子和氧气用的方法有化学试

5、剂处理、电晕放电处理、紫外接等离子处理UHMWPE纤维，发现UHMWPE／环氧枝处理等。如何洋¨用铬酸对UHMWPE纤维进树脂复合材料的冲击强度分别较未处理纤维提高了2．4倍和4倍。UHMWPE纤维作为高强高模材料，其使用前苏州经贸职业技术学院自然一般基金(JMYZ1105)；江苏省的表面处理应尽可能地不损伤其优异的力学性能。2011年度普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZ110105)等离子体处理虽为一种不改变材料主体性能的表收稿日期：2012—02—26作者简介：洪剑寒，男，1982年生，在读博士研究生，讲师。主面处理方法，但或多或少会对所

6、处理材料的力学性要从事功能纺织品及纺织工艺的研究和教学。能产生一定的影响。本文采用氧气等离子体对一29—研究报告产业用纺织品总第269期UHMWPE纤维进行处理，研究处理前后纤维力学等离子处理后，如图1(b)所示，纤维表面由于等离性能的变化情况。子的刻蚀作用而产生一些细微凹坑，同时还生成了一些UHMWPE纤维表面层物质分解形成的气态1试验部分物返回纤维表面重新聚合逐步生长而形成的颗粒状沉积物，纤维表面粗糙度提高，沟槽边界模糊1．1试验材料与仪器不清。因此经氧气等离子体处理后，UHMWPE纤1．1．1试验材料维表面能提高，可提高其与基体材料的黏结牢度

7、，UHMWPE纤维，444dtex／240f，单丝线密度以提高其复合材料的力学性能。1．85dtex(杭州翔盛高强纤维材料股份有限公司)。1．1．2试验仪器UHMWPE纤维的等离子处理采用自制等离子体改性处理仪，处理前后的表面形貌由日立S一4800型冷场发射扫描电镜观察，纤维力学性能的测试采用LLY-06型电子单纤维强力测试仪(莱州市电子仪器有限公司)。1．2试验方法(a)未处理1．2．1氧气等离子处理将洗净并干燥后的UHMWPE纤维置于等离子处理仪真空反应室内，启动真空泵，抽出反应室内空气至压强为10Pa以下；通人氧气至50Pa以上，关闭进气阀门

8、再抽气至l0Pa以下，再通入氧气至50Pa以上。如此反复数次，以提高反应室内氧气纯度。洗气结束后调节氧气进气量，使反应室(